車両ガード装置
【課題】一般的な車両や自動運転車両に広く適用が可能な車両ガード装置を提供する。
【解決手段】前輪２Ｌ，２Ｒより前方に配備される第１フロントガード輪１１Ｌ，１１Ｒと、前記第１フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第１伝達手段７、８，１０，２０と、前記第１フロントガード輪より車両前後方向における後方側で、前輪より前方側に配備される第２フロントガード輪２３Ｌ，２３Ｒと、前記第２フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第２伝達手段２１Ｌ，２１Ｒとを備える車両ガード装置ＧＤであって、前記第１フロントガード輪が前記第２フロントガード輪よりも車両１の左右方向における中心側に設置してある、タイプが異なる２系統のフロントガード輪を備えることにより異なる衝突形態に広範囲に対処できる。
【解決手段】前輪２Ｌ，２Ｒより前方に配備される第１フロントガード輪１１Ｌ，１１Ｒと、前記第１フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第１伝達手段７、８，１０，２０と、前記第１フロントガード輪より車両前後方向における後方側で、前輪より前方側に配備される第２フロントガード輪２３Ｌ，２３Ｒと、前記第２フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第２伝達手段２１Ｌ，２１Ｒとを備える車両ガード装置ＧＤであって、前記第１フロントガード輪が前記第２フロントガード輪よりも車両１の左右方向における中心側に設置してある、タイプが異なる２系統のフロントガード輪を備えることにより異なる衝突形態に広範囲に対処できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両や乗員の保護のため車両に搭載されるガード装置に関する。より詳細には、車両が走行中に道路側壁などに接触したときに、適切に対処して車両の損傷を抑制あるいは防止する車両ガード装置に関する。また、電気的な装備を備えて自動操舵される車両（以下、自動運転車両）にも好適である車両ガード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が走行中に側壁などと接触する状況となったときに、これに適切に対処するための車両ガード装置が従来から種々検討され、或いは提案されている。また、近年、博覧会などで自動運転車両システムが提供できる環境が整い多数の観客によって利用される状況になっている。
【０００３】
特許文献１は、自動運転車両システムで使用される自動運転車両について開示している。この自動運転車両は、車幅より少し広めに設定した専用のガイドウエイ（専用道路）内を自動走行するもので、車両は前後には左右一対の案内輪を備えている。そして、自動運転車両は案内輪が対向するガイド壁に当接したときに応答情報を出力する応答手段と、この応答手段が応答情報を出力したときに案内輪がガイド壁から離れるように操舵機構を制御する制御手段とを備えている。このような自動運転車両は、安全性が十分に確保されて乗り心地のよい車両として今後の提供が期待される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６４１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来の自動運転車両の技術には、側壁に当接（接触）したときに操舵機構を制御してガイドウエイを安全に案内するものがある。この技術は、車両が走行中に側壁などに接触したときの保護装置となる車両ガード装置にも応用が可能なようにも思われる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の自動運転車両はそもそも専用のガイドウエイをスムーズに案内走行することを目的とするもので、案内輪をガイドウエイに当接させながら走行させることを前提している。よって、特許文献１で開示の技術を、一般公道を走行する車両の車両ガード装置に、そのまま適用することは困難である。例えば、側壁への車両の衝突角が大きい場合や、高速で走行する車両が側壁に接触した場合には衝突（接触）によるダメージが大きくなる。車両ガード装置はこのような状況に応じて車両を保護することが求められる。しかし、特許文献１ではこのような点については考慮していないので、開示の技術は結果としてガイドウエイを走行する車両に限定されてしまう。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、一般的な車両や自動運転車両に広く適用が可能な車両ガード装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、前輪より前方に配備される第１フロントガード輪と、
前記第１フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第１伝達手段と、前記第１フロントガード輪より車両前後方向における後方側で、前輪より前方側に配備される第２フロントガード輪と、前記第２フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第２伝達手段とを備える車両ガード装置であって、前記第１フロントガード輪が、前記第２フロントガード輪よりも車両左右方向における中心側に設置してある、ことを特徴とする車両ガード装置により達成できる。
【０００９】
本発明の車両ガード装置は、タイプが異なる２系統のフロントガード輪を備えることにより異なる衝突形態に広範囲に対処できるので、接触角度が大きな衝突などにも対処して確実なフェールセーフを実行できる。
【００１０】
そして、前記第１伝達手段が伝達するステアリング力が、前記第２伝達手段が伝達するステアリング力よりも大きく設定してあるのが望ましい。このように設定しておくと、接触角度が大きくなる衝撃の強い衝突時に、タイヤの切れ角を大きくして車両を側壁から速やかに遠ざける操舵を行って衝突ダメージを軽減できる。
【００１１】
また、前記第２フロントガード輪に対して、キングピンを間にして、車両後方側に配備される第３フロントガード輪を更に備え、前記第３フロントガード輪の横変位力もステアリング力として前記第２伝達手段に伝達されると共に、前記第２フロントガード輪と前記第３フロントガード輪とは前輪の側面と略平行に設置されている構造を採用してもよい。この場合、接触角度が小さい衝突形態のときには車輪の前後にガード輪を備えることで、張り付き状態を形成して跳ね返りを防止できる。
【００１２】
また、後輪の近傍に配備したリアガード輪を更に備え、前記第１フロントガード輪の横変位力または前記第２フロントガード輪の横変位力を、逆向き横変位力として前記リアガード輪に伝達する第３伝達手段を更に備える構造を採用するのがより好ましい。この場合、車両の後輪に更にリアガード輪を備え、前側のガード輪が衝突したときに逆向き横変位力により突出させることで車両の跳ね返りを抑止できる。
【００１３】
また、前記第１フロントガード輪の横変位力を車両制動装置を作動させる油圧に変換する第１の停止補助手段を更に備えた構造としてもよい。この場合、衝突発生時に、積極的に車両の速度を減速、さらに停止へと誘導して、フェールセーフを確実に行える。機械、油圧系で車両を減速、停止させるので、電気系統が故障しても確実にフェールセーフを実行できる。
【００１４】
また、急激な操舵を抑制する急操舵抑制手段を更に備え、前記急操舵抑制手段は操舵軸に発生する回転力を受けるビスカスカップリングと、前記ビスカスカップリングの回転を車両制動装置を作動させる油圧に変換する第２の停止補助手段とを含む構造としてもよい。この場合、操舵装置に急激な回転力が作用したときには、これを抑制しつつ積極的に車両の速度を減速、さらに停止へと誘導して、フェールセーフを確実に行える。この場合も機械、油圧系で車両を減速、停止させるので電気系統が故障しても確実にフェールセーフを実行できる。
【００１５】
また、前記フロントガード輪を車両速度に基づいて出没させる車速感応出没手段を更に備えていることが望ましい。一般公道などを車両が低速で走行するときには、フロントガード輪を収納状態にできるので、歩行者の保護も図るより好ましい装置として提供できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、一般的な車両や自動運転車両に広く適用が可能な車両ガード装置を提供することができる、
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る車両ガード装置について説明する。この車両ガード装置は、車両が道路を走行して側壁やガードレールなど（以下、単に、側壁という）に接触したときに、乗員の保護、車両の破損防止、隣のレーンへの跳び出しの防止などのため車両に搭載されるものである。そして、より好ましい形態の車両ガード装置は、車両が高速走行しているときに側壁へ衝突した場合、減速あるいは停止させて乗員の保護を図るものである。このような車両ガード装置は、一般的な車両だけでなく、電気的に自動操舵される自動運転車両にも適用でき自動操舵が不能となり側壁に接触したときのフェールセーフ機構としても有効に機能する。
【００１８】
図１は、実施例に係る車両ガード装置ＧＤを適用した車両１の構成を模式的に示した平面図である。この車両１は一般的な四輪車であり、図１で上側が車両１の前側ＦＲであり、下側が後側ＲＥである。この車両１には、側壁に接触するような事態が発生したときに、これに適切に対処して損傷防止を図る車両ガード装置ＧＤが搭載されている。
【００１９】
車両ガード装置ＧＤは、左右前輪２Ｌ、２Ｒの前方側に配備したフロントガード輪機構ＦＧ、及び左右後輪３Ｌ、３Ｒの後方側に配備したリアガード輪機構ＲＧの２種類のガード輪機構を含んで構成されている。
【００２０】
先ず、フロントガード輪機構ＦＧについて説明する。フロントガード輪機構ＦＧは２種類のフロントガード輪機構を含んでいる。第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１は車両１の前後方向での前方側に配備され、第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２はこれより後方側で左右前輪２Ｌ、２Ｒの直ぐ前に配備されている。
【００２１】
第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１は、矢印ＲＬで示す左右方向と平行に配置した直線状の第１のビーム部材１０を備えている。この第１のビーム部材１０は、不図示の構造により左右方向への移動が自在に支持されている。第１のビーム部材１０の両側それぞれにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌが配設されている。なお、このようなガード輪としては、例えば車両に垂直（図１で紙面に垂直）に配備した支軸を回転する衝撃吸収機能を備えた車輪（タイヤ）を採用することができる。
【００２２】
上記ガード輪１１Ｒ、１１Ｌは、第１のビーム部材１０の両側それぞれに配備した拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌを介して、ビーム部材１０の両端に配備してある。拡幅変更装置は、車両１の速度に対応してガード輪１１Ｒ、１１Ｌの左右方向での位置を可変とする車速感応出没手段として機能する。拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌは、例えば車両１の速度が遅いときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌが車両内部に収納される状態或いは僅かに車両から突出する状態を形成する。そして、車両１の速度が速くなるとガード輪１１Ｒ、１１Ｌが車両から突出する状態を形成する。このような拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌを備えていると、車両が市街道などの一般公道を低速走行しているときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌを収納に近い状態として、歩行者などの保護を優先できる。その一方で、車両が高速道路を走行しているときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌを車両の側部より突出する状態とし、高速道路の側壁などに接触する状態となったときにはより早期に対処できる。拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌの構成については後述する。
【００２３】
さらに、第１のビーム部材１０の中間部には、更に補助ブレーキ装置５が配備してある。図１ではブレーキに係る油圧系の図示を省略しているが、補助ブレーキ装置５はキャリパ６を含む通常のサービスブレーキシステム（車両制動装置）に接続されている。補助ブレーキ装置５はガード輪１１Ｒ、１１Ｌが側壁などに接触して所定以上の押込み力を受けたときに、サービスブレーキシステムを作動させることができる。このような補助ブレーキ装置５を備えていると、車両が高速で走行して側壁などに接触する状態となったときなどに、より早期にブレーキを起動させて車両を減速、停止させことができるので被害拡大を防止できる。補助ブレーキ装置５の詳細構成も後述する。なお、補助ブレーキ装置５は、第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１のガード輪１１Ｒ、１１Ｌに作用する横変位力を制動手段の油圧に変更して車両の停止補助をする第１の停止補助手段となる。
【００２４】
第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１に適用されている他の構成について更に説明する。第１のビーム部材１０の中央部は接続リンク８を介して、車両１の前後方向へ延在するように配備された連動リンク７に接続されている。接続リンク８は固定ピン８ａを中心に回動する。例えば、第１のビーム部材１０が右へ移動すると、接続リンク８は反時計方向（左回り）へ回動する。この接続リンク８の動作に伴って、連動リンク７は前方へ移動する。連動リンク７の所定位置にはラックギア７ＲＡが形成されている。このラックギア７ＲＡは、ピニオンギア１８ＰＮと噛合している。このピニオンギア１８ＰＮはハンドル（ステアリングホイール）操作によって回転する操舵軸１８に固定されている。
【００２５】
更に上記ピニオンギア１８ＰＮは左右前輪２Ｌ、２Ｒの向きを変更するタイロッド２０のラックギア部とも噛合している。以上のように複数のリンク（部材）で接続する構成で横変位力をステアリング力として伝達する構造が実現されている。ガード輪１１Ｒ、１１Ｌが側壁と接触して横変位力（荷重）を受けると、第１のビーム部材１０、接続リンク８、連動リンク７、タイロッド２０などが伝達手段を構成して左または右方向へのステアリング力を発生させる。すなわち、車両が側壁と接触する事態となったときに、機械的に衝突を軽減する向きに前輪２Ｌ、２Ｒを機械的に自動操舵して車両の損傷を抑制、或いは防止する。
【００２６】
続いて、第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２について説明する。タイロッド２０の左右それぞれには前輪２Ｌ、２Ｒを支持するアーム２１Ｌ、２１Ｒが接続されている。これらアーム２１Ｌ、２１Ｒはキングピン２２Ｌ、２２Ｒを中心に回動する。この構成は従来の一般的な車両の操舵構造と同様である。しかし、アーム２１Ｌ、２１Ｒの前端側に新規な構造が付加されている点が異なっている。この部分が第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２となる。
【００２７】
アーム２１Ｌ、２１Ｒの前端側は前方へ引出され、更にその先端部分は外側に向けて左右へ突出している。この両端部にガード輪輪２３Ｌ、２３Ｒが配備してある。これらガード輪２３Ｌ、２３Ｒについても、前側第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１のガード輪１１Ｌ、１１Ｒと同様に拡幅変更装置２４Ｒ、２４Ｌを設けておくのが好ましい。第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２のガード輪２３Ｌ、２３Ｒが側壁に接触すると、アーム２１Ｌ、２１Ｒがキングピン２２Ｌ、２２Ｒを中心に回転するので接触を軽減して車両の損傷を抑制する方向へ前輪２Ｌ、２Ｒが機械的に自動操舵される。
【００２８】
以上の説明から理解されるように、第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１に属するガード輪１１Ｒ、１１Ｌが側壁に接触した場合、第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２に属するガード輪２３Ｒ、２３Ｌが側壁に接触した場合、いずれであっても接触を軽減して車両の損傷を抑制する方向へ前輪２Ｌ、２Ｒが機械的な構成で自動操舵される構造が実現されている。ただし、前側のガード輪１１Ｒ、１１Ｌ（第１フロントガード輪）の間隔と、後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌ（第２フロントガード輪）の間隔とが異なるように設定してある。すなわち、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌが車両１の左右方向での中心側に位置するようにスパン（設置間隔長さ）が短くしてある。このように前側ガード輪１１Ｒ、１１Ｌと後側ガード輪２３Ｒ、２３Ｌとの関係を設計すると、車両１が側壁に平行に近い角度で衝突するとき、すなわち接触角度が小さいときには後のガード輪２３Ｒ、２３Ｌが接触することとなり、接触角度が大きくなると前のガード輪１１Ｒ、１１Ｌが接触することとなる。この実施例のガード装置は衝突形態の相違に配慮して、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌと後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌの間隔を設計してある。この点についても後述することとする。
【００２９】
更に、車両１の後ろ（ＲＥ）側に設けた第３のガード輪構造について説明する。この構造は、後輪３Ｌ、３Ｒの周辺に配備したリアガード輪構造ＲＧである。また、更に操舵軸１８には急なハンドル操作、急操舵を防止する急操舵抑制機構（急操舵抑制手段）ＳＣＭが組付けられている。これらの構成についても後述する。
【００３０】
以上、図１を参照して、車両１に適用した車両ガード装置の構成及びこれに基づく動作の概略したが、更に図をして車両ガード装置が備える特徴的な各構成をより詳細に説明する。
【００３１】
図２、図３はガード輪１１Ｒ、１１Ｌ及びガード輪２３Ｒ、２３Ｌの左右方向での位置をそれぞれ変更可能とする前述した拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び拡幅変更装置２４Ｒ、２４Ｌの構成を示した図である。図２は各拡幅変更装置を駆動させるための油圧系の構成を示した図、図３（Ａ）〜（Ｃ）は図２で示している構成の一部を拡大して示している図である。
【００３２】
図２で、拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び２４Ｒ、２４Ｌは、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌ及び２３Ｒ、２３Ｌの左右方向での位置を変更する油圧シリンダ装置として形成してある。拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び２４Ｒ、２４Ｌへ供給する油圧は、車両１のトランスミッション３０からの油圧経路３１により供給されている。トランスミッション３０から油圧経路３１の接続部にはギアポンプ３２が配備してある。図３（Ｂ）は、ギアポンプ３２の構成例を示した図である。油圧経路３１の途中には分配器３３、リザーバタンク３４などが配備されている。図３（Ｃ）は、この分配器３３の構成例を示した図である。
【００３３】
図３（Ａ）はガード輪１１Ｌの位置を変更する拡幅変更装置４Ｌを拡大して示した図である。拡幅変更装置４Ｌは、内部にビーム部材１０を所定位置に維持するように付勢するコイルスプリングＳＰ及び油の流れを調整するチェックバルブＶなどを含んでいる。他の拡幅変更装置４Ｒ、及び２４Ｒ、２４Ｌも同じ構造である。
【００３４】
車両１に搭載した車両ガード装置は、上記のような拡幅変更機構を備えている。よって、車両１が高速走行してトランスミッション３０内の油圧が相対的に高くなると、拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び２４Ｒ、２４Ｌ内の油圧もこれに応じて上昇するので図３（Ａ）の上段で示すように突出する状態となる。その一方で、車両１が低・中速走行しているようなときはトランスミッション３０内の油圧が低くなるので、拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び２４Ｒ、２４Ｌ内の油圧も低くなる。よって、図３（Ａ）の下段で示すように没した状態となる。
【００３５】
図２、３で説明した車速感応型の出没手段となる拡幅変更装置を備えると、前述したように車両が市街道などのように相対的に法定速度の低い公道を走行しているときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌ、２３Ｒ、２３Ｌを収納に近い状態として歩行者などの保護を優先できる。その一方で、車両が高速道路を走行しているときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌ、２３Ｒ、２３Ｌを車両の側部より突出する状態とし、高速道路の側壁などに接触する状態となったときより早期に対処できる。しかも、前述した構成は、トランスミッション３０の油圧系を利用し、配管と機械的な構成でガード輪１１Ｒ、１１Ｌ、２３Ｒ、２３Ｌを自動的に拡幅変更する。よって、車両１が自動運転車両であって、電気系に故障が発生したときにも確実なフェールセーフを実行できる。
【００３６】
次に、フロントガード輪機構ＦＧが、前方側の第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１と後方側の第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２との２系統を備えており、前側のガード輪１１Ｒ、１１Ｌが後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌより車両１の左右方向における中心側に配設されている構成とされている点について説明する。
【００３７】
図４は、車両１が側壁ＳＷに衝突する（接触する）ときの様子を模式的に示した図であり、（Ａ）は直線路の側壁ＳＷへ接触角度α１が小さい状態で車両が衝突する場合、（Ｂ）は曲線路の側壁ＳＷに接触角度α２が大きい状態で車両が衝突する場合を衝突形態例として示している。
【００３８】
図４（Ａ）で示すように、車両１が接触角度α１（例えば角度０＜α１＜１０）で側壁ＳＷに衝突した場合、接触角度が小さいので側壁に貼り付くようになる場合が多い。このように車両が側壁ＳＷに貼り付く状態となる場合には、速度を減速させて停止させることができる。なお、図４（Ａ）は第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２は、より好ましい構造として、前輪２Ｌ、２Ｒの後ろ側にもガード輪２６Ｌ、２６Ｒを配備している構造例を示している。アーム２１Ｌ、２１Ｒの後端側が後方へ引出され、更にその先端部分が外側に向けて左右それぞれへ突出している。この両端部にガード輪２６Ｌ、２６Ｒが配備してある。よって、前輪２Ｌ、２Ｒを間にして、ガード輪２３Ｌと２６Ｌ、またガード輪２３Ｒと２６Ｒは前輪の側面に略平行に配備された形態となる。
【００３９】
この構造の場合には、第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが第１フロントガード輪となる。そして、第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２のガード輪２３Ｌ、２３Ｒがキングピンに対し車両前方側に設置された第２フロントガード輪、更にガード輪２６Ｌ、２６Ｒがキングピンに対し車両後方側に設置された第３フロントガード輪となる。図４（Ａ）で示すように側壁に貼り付く状態となったときには、第３フロントガード輪となるガード輪２６Ｌ、２６Ｒを更に備えることで、さらに側壁ＳＷに貼り付く状態となり易いので、より確実に減速させて車両を停止できる。よって、車両が側壁に衝突したことによる跳ね返りも確実に防止できる。
【００４０】
一方、図４（Ｂ）で示すように、車両１が接触角度α２（例えば角度１０＜α２）で側壁ＳＷに衝突する場合、接触角度が大きいので側壁へ向かって行くような衝突形態となる。このように接触角度が大きい場合には、第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが側壁ＳＷと接触することになる。
【００４１】
ここで先に説明したように、車両１に搭載した車両ガード装置はフロントガード輪機構ＦＧが前方側の第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１及び後方側の第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２との２系統を備え、前側のガード輪１１Ｒ、１１Ｌが後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌより車両１の中心側に設定してある。この設定によって、車両１が側壁ＳＷと衝突するときの接触角度に応じて適切な対処が実行されることになる。すなわち、前側のガード輪１１Ｒ、１１Ｌ及び後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌを同じスパン（車輪間隔）で配置した場合と比較して、衝突形態に応じて車両の衝突に適切に対処できる。
【００４２】
接触角度が大きい衝突の形態（図４（Ｂ））は、側壁に貼り付く衝突の形態（図４（Ａ））と比較して衝突した際の衝撃が大きい。よって、衝撃により車両が跳ね返され、隣の車線に押し出されてしまう場合がある。このような事態になると道路を走行する他の車両との２次衝突の危険が増大する。そこで、本実施例の車両ガード装置には、前側のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが側壁に衝突する場合（すなわち、接触角度が大きく、衝突の衝撃が大きい場合）、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌに作用した横変位力に基づいて大きなステアリング力を発生させ、タイヤの切れ角を大きくする機構を組み込んである。この機構によって衝突により発生する衝撃を速やか軽減できる。
【００４３】
前側のガード輪１１Ｌ、１１Ｒの衝突に基づいてステアリング力を発生させる系（第１伝達手段）は、後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌの衝突に基づいてステアリング力を発生させる系（第２伝達手段）と比較してより大きなステアリング力を発生させる。すなわち、この車両ガード装置ＧＤは衝突するガード輪が前か後ろによって、横変位力によって発生させるステアリング力に差を出す機構として形成してある。図５は、ステアリング力に差を発生せる機構例を円ＣＲ内に拡大して示してある。
【００４４】
連動リンク７に形成したラックギア７ＲＡ、このラックギア７ＲＡと噛み合うピニオンギア１８ＰＮ、このピニオンギア１８ＰＮと噛み合うタイロッド２０側のラックギア２０ＲＡで上記ステアリング力に差を発生せる機構が形成されている。より詳細には、ピニオンギア１８ＰＮは、大小２個のギアＰＮ１、ＰＮ２を操舵軸１８に同軸に固定した構造である。小さいギアＰＮ１に連動リンク７のラックギア７ＲＡが噛合し、大きいギアＰＮ２にタイロッド２０側のラックギア２０ＲＡが噛合している。よって、連動リンク７側の小さい動きＬ１を、タイロッド２０側の大きな動きＬ２に変換し、これに接続してあるタイヤの切れ角を大きくしている。これにより、前側の第１ガード輪１１Ｌ、１１Ｒの接触時には、大きなステアリング力を発生させてタイヤの向きを大きく変化させ、衝突した側壁から遠ざけることができるので衝撃を速やかに軽減できる。
【００４５】
図６は、後輪３Ｌ、３Ｒの周辺に配備したリアガード輪構造ＲＧの動作を説明するために示した図である。上記連動リンク７は車両１の後輪３Ｌ、３Ｒがある後方位置まで延在している。この後方位置に前述したリアガード輪機構ＲＧが配備されている。連動リンク７の後端は、前側の第１のビーム部材１０と同様に、左右方向ＲＬに配置した第２のビーム部材１５に接続リンク９を介して接続されている。第２のビーム部材１５の両端部にはガード輪１６Ｒ、１６Ｌが配備してある。接続リンク９は固定ピン９ａを中心に回動するように構成されている。例えば、ガード輪１１Ｌが側壁に接触して第１のビーム部材１０が右へ移動すると、接続リンク８は反時計方向へ回動する。この接続リンク８の動作に伴って、連動リンク７は前方へ移動する。これにより接続リンク９が反時計方向へ回動することになる（図６中での丸数字１〜５を参照）。
【００４６】
以上のようにリアガード輪機構ＲＧのガード輪１６Ｌは、リンクの機械的動作により、接触したガード輪１１Ｌとは逆方向の横変位力が作用して外側へと突出することになる。このようにリアガード輪機構ＲＧは前側のフロントガード輪機構ＦＧの構造に連動しており、前側のガード輪の接触があると後側のガード輪を出すように設計されている。リアガード輪機構ＲＧは前側の接触に基づいて、機械的に後側の接触に備えるものとなっている。よって、車両１の前方が側壁と衝突したときに、これに続いて後方側が更に衝突する可能性があっても車両の損傷を抑制できる。そして、前側のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが衝突したときに逆向き横変位力によりガード輪１６Ｒ、１６Ｌを突出させることで車両の跳ね返りを抑止することができる。
【００４７】
図７は、上述した前側のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが衝突したときに大きなステアリング力を発生せる前述した機構が機能し、更に後方のリアガード輪機構ＲＧが機能したときの様子を示した図である。図７で示すように、車両１が側壁ＳＷに大きな接触角で衝突したときにはガード輪１１Ｌ、１１Ｒが側壁に衝突して、大きなステアリング力を発生させてタイヤの切れ角を大きくして衝撃を軽減する。そして、仮に車両がヨー方向へ回転して後方が側壁に衝突してしまう場合でもリアガード輪機構ＲＧが機能するので、遅れて発生する可能性がある後方側の衝突にも対処して車両損傷を抑制できる。
【００４８】
図８、図９は、車両１に搭載した車両ガード装置ＧＤに適用されている前述の補助ブレーキ装置５の構成の一例を示した図である。図８に示すように、補助ブレーキ装置５は車両１に配設されているキャリパ６を含むサービスブレーキシステム６０の油圧系の一部に接続されている。図９は、補助ブレーキ装置５をサービスブレーキシステム６０に接続する構成例をより詳細に示した図である。補助ブレーキ装置５は、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌを繋ぐビーム部材１０の中央部にブレーキシリンダ室５２とリザーバタンク５１とを備えた構造である。シリンダ室は仕切壁５３を介して左右独立に５２Ｌ、５２Ｒが形成されている。各シリンダ室５２Ｌ、５２Ｒはブレーキマスタシリンダとブレーキアクチュエータとの間の配管に結合されている。左右配管も独立に設定してある。右側シリンダ室５２Ｒはフロント側のブレーキに結合され、左側シリンダ室５２Ｌはリア側のブレーキに結合されている。ガード輪１１Ｌ、１１Ｒのいずれかが側壁に接触した場合、シリンダ室５２Ｌ、５２Ｒのいずれか一方が押されて油圧が大となりサービスブレーキシステム６０を作動させる。
【００４９】
よって、車両１に積極的に補助的な制動力を発生させて減速、停止させることができる。図８、９に基づいて説明した車両の停止補助システムは衝突したときにガード輪が受ける横変位力（荷重）を機械的な構造と油圧系で実現するものであって電気的な構成を含んでいない。これにより、衝突によって車両１の電装系が故障したような場合であっても確実なフェールセーフを実現できる。
【００５０】
更に、前述したように図１で示した車両１の操舵軸１８には急操舵抑制機構ＳＣＭが配設されている。図１０は、車両ガード装置ＧＤに適用されている急操舵抑制機構（急操舵抑制手段）ＳＣＭの構成例を示した図である。急操舵抑制機構ＳＣＭは操舵軸１８に発生する回転力を受けるビスカスカップリング７０と、このビスカスカップリング７０の回転をサービスブレーキシステムＢＫＳ（車両制動装置）を作動させる油圧に変換するギアポンプ７１（第２の停止補助手段）とを含んで形成してある。
【００５１】
操舵軸１８にはウォームギア７２が噛合しており、このウォームギア７２と同軸に前記ビスカスカップリング７０が接続されている。また、車両１が自動運転車両である場合には操舵軸１８を駆動するためのモータ７３が配備されている。前述したように操舵軸１８にはピニオンギア１８ＰＮが固定されており、ガード輪１１Ｌ、１１Ｒや２３Ｌ、２３Ｒが側壁に衝突したときにステアリング力で回転する。このようなときは、例えば車両が側壁に衝突して跳ね返るときであり、操舵軸１８が急転舵する。また、自動運転車両でモータ７３に故障が発生して暴走したときにも操舵軸１８が急転舵される場合がある。更に、車両１がマニュアル運転されているときに運転者（ドライバ）が急ハンドルを切ったときも急転舵されることになる。
【００５２】
上記で説明したように急転舵には複数の原因があるが、安全確保の観点から急転舵を確認してときには車両に好ましくない事態が発生したといえる。これについて、急操舵抑制機構ＳＣＭは操舵軸１８にビスカスカップリング７０が接続してある。ビスカスカップリング７０は高粘度のシリコンオイルを利用して回転力（トルク）を伝達する液体継ぎ手型の装置で、所定以上の回転力を受けたときに接続されているギアポンプ７１を回転させてサービスブレーキシステム（ＢＫＳ）を作動させる。図１１（Ａ）は急操舵抑制機構ＳＣＭの通常時、（Ｂ）は急操舵抑制機構ＳＣＭの急転舵時を模式的に示した図である。モータ７３が暴走した場合、操舵軸１８が急転舵された場合にギアポンプ７１から油圧が供給されてサービスブレーキシステム（ＢＫＳ）が起動される。これにより車両１を積極的に補助的な制動力を発生させて減速、停止させることができる。操舵装置に急激な回転力が作用したときに、これを抑制しつつ積極的に車両の速度を減速、さらに停止へと誘導して、フェールセーフを実行できる。この場合も機械、油圧系で車両を減速、停止させるので確実な保護が可能である。
【００５３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例に係る車両ガード装置を適用した車両の構成を模式的に示した平面図である。
【図２】拡幅変更装置を駆動させるための油圧系の構成を示した図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は図２で示している構成の一部を拡大して示している図である。
【図４】車両が側壁に衝突するときの様子を模式的に示した図であり、（Ａ）は直線路の側壁へ接触角度が小さい状態で車両が衝突する場合（Ｂ）は曲線路の側壁に接触角度が大きい状態で車両が衝突する場合、の衝突形態例を示した図である。
【図５】ステアリング力に差を発生せる機構例を円ＣＲ内に拡大して示した図である。
【図６】後輪の周辺に配備したリアガード輪構造の動作を説明するために示した図である。
【図７】前側のガード輪が衝突したときに大きなステアリング力を発生せる機構が機能し、更に後方のリアガード輪機構が機能したときの様子を示した図である。
【図８】車両に搭載した車両ガード装置に適用されている補助ブレーキ装置の構成の一例を示した図である。
【図９】補助ブレーキ装置をサービスブレーキシステムに接続する構成例をより詳細に示した図である。
【図１０】車両ガード装置に適用されている急操舵抑制機構の構成例を示した図である。
【図１１】（Ａ）は急操舵抑制機構の通常時、（Ｂ）は急操舵抑制機構の急転舵時を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 車両
２Ｌ，２Ｒ 前輪
３Ｌ，３Ｒ 後輪
４Ｌ，４Ｒ 拡幅変更装置
５ 補助ブレーキ装置
７ 連動リンク
７ＲＡ ラックギア
８ 接続リンク
１０ 第１のビーム部材
１１Ｌ，１１Ｒ 第１フロントガード輪
１６Ｌ，１６Ｒ リアガード輪
１８ 操舵軸
１８ＰＮ ピニオンギア
２０ タイロッド
２２Ｌ、２２Ｒ キングピン
２３Ｌ，２３Ｒ 第２フロントガード輪
２６Ｌ，２６Ｒ 第３フロントガード輪
７０ ビスカスカップリング
ＦＧ フロントガード輪機構
ＦＧ−１ 第１のフロントガード輪機構
ＦＧ−２ 第２のフロントガード輪機構
ＲＧ リアガード輪機構
ＧＤ 車両ガード装置
ＳＣＭ 急操舵抑制機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両や乗員の保護のため車両に搭載されるガード装置に関する。より詳細には、車両が走行中に道路側壁などに接触したときに、適切に対処して車両の損傷を抑制あるいは防止する車両ガード装置に関する。また、電気的な装備を備えて自動操舵される車両（以下、自動運転車両）にも好適である車両ガード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が走行中に側壁などと接触する状況となったときに、これに適切に対処するための車両ガード装置が従来から種々検討され、或いは提案されている。また、近年、博覧会などで自動運転車両システムが提供できる環境が整い多数の観客によって利用される状況になっている。
【０００３】
特許文献１は、自動運転車両システムで使用される自動運転車両について開示している。この自動運転車両は、車幅より少し広めに設定した専用のガイドウエイ（専用道路）内を自動走行するもので、車両は前後には左右一対の案内輪を備えている。そして、自動運転車両は案内輪が対向するガイド壁に当接したときに応答情報を出力する応答手段と、この応答手段が応答情報を出力したときに案内輪がガイド壁から離れるように操舵機構を制御する制御手段とを備えている。このような自動運転車両は、安全性が十分に確保されて乗り心地のよい車両として今後の提供が期待される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６４１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来の自動運転車両の技術には、側壁に当接（接触）したときに操舵機構を制御してガイドウエイを安全に案内するものがある。この技術は、車両が走行中に側壁などに接触したときの保護装置となる車両ガード装置にも応用が可能なようにも思われる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の自動運転車両はそもそも専用のガイドウエイをスムーズに案内走行することを目的とするもので、案内輪をガイドウエイに当接させながら走行させることを前提している。よって、特許文献１で開示の技術を、一般公道を走行する車両の車両ガード装置に、そのまま適用することは困難である。例えば、側壁への車両の衝突角が大きい場合や、高速で走行する車両が側壁に接触した場合には衝突（接触）によるダメージが大きくなる。車両ガード装置はこのような状況に応じて車両を保護することが求められる。しかし、特許文献１ではこのような点については考慮していないので、開示の技術は結果としてガイドウエイを走行する車両に限定されてしまう。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、一般的な車両や自動運転車両に広く適用が可能な車両ガード装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、前輪より前方に配備される第１フロントガード輪と、
前記第１フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第１伝達手段と、前記第１フロントガード輪より車両前後方向における後方側で、前輪より前方側に配備される第２フロントガード輪と、前記第２フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第２伝達手段とを備える車両ガード装置であって、前記第１フロントガード輪が、前記第２フロントガード輪よりも車両左右方向における中心側に設置してある、ことを特徴とする車両ガード装置により達成できる。
【０００９】
本発明の車両ガード装置は、タイプが異なる２系統のフロントガード輪を備えることにより異なる衝突形態に広範囲に対処できるので、接触角度が大きな衝突などにも対処して確実なフェールセーフを実行できる。
【００１０】
そして、前記第１伝達手段が伝達するステアリング力が、前記第２伝達手段が伝達するステアリング力よりも大きく設定してあるのが望ましい。このように設定しておくと、接触角度が大きくなる衝撃の強い衝突時に、タイヤの切れ角を大きくして車両を側壁から速やかに遠ざける操舵を行って衝突ダメージを軽減できる。
【００１１】
また、前記第２フロントガード輪に対して、キングピンを間にして、車両後方側に配備される第３フロントガード輪を更に備え、前記第３フロントガード輪の横変位力もステアリング力として前記第２伝達手段に伝達されると共に、前記第２フロントガード輪と前記第３フロントガード輪とは前輪の側面と略平行に設置されている構造を採用してもよい。この場合、接触角度が小さい衝突形態のときには車輪の前後にガード輪を備えることで、張り付き状態を形成して跳ね返りを防止できる。
【００１２】
また、後輪の近傍に配備したリアガード輪を更に備え、前記第１フロントガード輪の横変位力または前記第２フロントガード輪の横変位力を、逆向き横変位力として前記リアガード輪に伝達する第３伝達手段を更に備える構造を採用するのがより好ましい。この場合、車両の後輪に更にリアガード輪を備え、前側のガード輪が衝突したときに逆向き横変位力により突出させることで車両の跳ね返りを抑止できる。
【００１３】
また、前記第１フロントガード輪の横変位力を車両制動装置を作動させる油圧に変換する第１の停止補助手段を更に備えた構造としてもよい。この場合、衝突発生時に、積極的に車両の速度を減速、さらに停止へと誘導して、フェールセーフを確実に行える。機械、油圧系で車両を減速、停止させるので、電気系統が故障しても確実にフェールセーフを実行できる。
【００１４】
また、急激な操舵を抑制する急操舵抑制手段を更に備え、前記急操舵抑制手段は操舵軸に発生する回転力を受けるビスカスカップリングと、前記ビスカスカップリングの回転を車両制動装置を作動させる油圧に変換する第２の停止補助手段とを含む構造としてもよい。この場合、操舵装置に急激な回転力が作用したときには、これを抑制しつつ積極的に車両の速度を減速、さらに停止へと誘導して、フェールセーフを確実に行える。この場合も機械、油圧系で車両を減速、停止させるので電気系統が故障しても確実にフェールセーフを実行できる。
【００１５】
また、前記フロントガード輪を車両速度に基づいて出没させる車速感応出没手段を更に備えていることが望ましい。一般公道などを車両が低速で走行するときには、フロントガード輪を収納状態にできるので、歩行者の保護も図るより好ましい装置として提供できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、一般的な車両や自動運転車両に広く適用が可能な車両ガード装置を提供することができる、
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る車両ガード装置について説明する。この車両ガード装置は、車両が道路を走行して側壁やガードレールなど（以下、単に、側壁という）に接触したときに、乗員の保護、車両の破損防止、隣のレーンへの跳び出しの防止などのため車両に搭載されるものである。そして、より好ましい形態の車両ガード装置は、車両が高速走行しているときに側壁へ衝突した場合、減速あるいは停止させて乗員の保護を図るものである。このような車両ガード装置は、一般的な車両だけでなく、電気的に自動操舵される自動運転車両にも適用でき自動操舵が不能となり側壁に接触したときのフェールセーフ機構としても有効に機能する。
【００１８】
図１は、実施例に係る車両ガード装置ＧＤを適用した車両１の構成を模式的に示した平面図である。この車両１は一般的な四輪車であり、図１で上側が車両１の前側ＦＲであり、下側が後側ＲＥである。この車両１には、側壁に接触するような事態が発生したときに、これに適切に対処して損傷防止を図る車両ガード装置ＧＤが搭載されている。
【００１９】
車両ガード装置ＧＤは、左右前輪２Ｌ、２Ｒの前方側に配備したフロントガード輪機構ＦＧ、及び左右後輪３Ｌ、３Ｒの後方側に配備したリアガード輪機構ＲＧの２種類のガード輪機構を含んで構成されている。
【００２０】
先ず、フロントガード輪機構ＦＧについて説明する。フロントガード輪機構ＦＧは２種類のフロントガード輪機構を含んでいる。第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１は車両１の前後方向での前方側に配備され、第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２はこれより後方側で左右前輪２Ｌ、２Ｒの直ぐ前に配備されている。
【００２１】
第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１は、矢印ＲＬで示す左右方向と平行に配置した直線状の第１のビーム部材１０を備えている。この第１のビーム部材１０は、不図示の構造により左右方向への移動が自在に支持されている。第１のビーム部材１０の両側それぞれにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌが配設されている。なお、このようなガード輪としては、例えば車両に垂直（図１で紙面に垂直）に配備した支軸を回転する衝撃吸収機能を備えた車輪（タイヤ）を採用することができる。
【００２２】
上記ガード輪１１Ｒ、１１Ｌは、第１のビーム部材１０の両側それぞれに配備した拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌを介して、ビーム部材１０の両端に配備してある。拡幅変更装置は、車両１の速度に対応してガード輪１１Ｒ、１１Ｌの左右方向での位置を可変とする車速感応出没手段として機能する。拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌは、例えば車両１の速度が遅いときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌが車両内部に収納される状態或いは僅かに車両から突出する状態を形成する。そして、車両１の速度が速くなるとガード輪１１Ｒ、１１Ｌが車両から突出する状態を形成する。このような拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌを備えていると、車両が市街道などの一般公道を低速走行しているときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌを収納に近い状態として、歩行者などの保護を優先できる。その一方で、車両が高速道路を走行しているときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌを車両の側部より突出する状態とし、高速道路の側壁などに接触する状態となったときにはより早期に対処できる。拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌの構成については後述する。
【００２３】
さらに、第１のビーム部材１０の中間部には、更に補助ブレーキ装置５が配備してある。図１ではブレーキに係る油圧系の図示を省略しているが、補助ブレーキ装置５はキャリパ６を含む通常のサービスブレーキシステム（車両制動装置）に接続されている。補助ブレーキ装置５はガード輪１１Ｒ、１１Ｌが側壁などに接触して所定以上の押込み力を受けたときに、サービスブレーキシステムを作動させることができる。このような補助ブレーキ装置５を備えていると、車両が高速で走行して側壁などに接触する状態となったときなどに、より早期にブレーキを起動させて車両を減速、停止させことができるので被害拡大を防止できる。補助ブレーキ装置５の詳細構成も後述する。なお、補助ブレーキ装置５は、第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１のガード輪１１Ｒ、１１Ｌに作用する横変位力を制動手段の油圧に変更して車両の停止補助をする第１の停止補助手段となる。
【００２４】
第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１に適用されている他の構成について更に説明する。第１のビーム部材１０の中央部は接続リンク８を介して、車両１の前後方向へ延在するように配備された連動リンク７に接続されている。接続リンク８は固定ピン８ａを中心に回動する。例えば、第１のビーム部材１０が右へ移動すると、接続リンク８は反時計方向（左回り）へ回動する。この接続リンク８の動作に伴って、連動リンク７は前方へ移動する。連動リンク７の所定位置にはラックギア７ＲＡが形成されている。このラックギア７ＲＡは、ピニオンギア１８ＰＮと噛合している。このピニオンギア１８ＰＮはハンドル（ステアリングホイール）操作によって回転する操舵軸１８に固定されている。
【００２５】
更に上記ピニオンギア１８ＰＮは左右前輪２Ｌ、２Ｒの向きを変更するタイロッド２０のラックギア部とも噛合している。以上のように複数のリンク（部材）で接続する構成で横変位力をステアリング力として伝達する構造が実現されている。ガード輪１１Ｒ、１１Ｌが側壁と接触して横変位力（荷重）を受けると、第１のビーム部材１０、接続リンク８、連動リンク７、タイロッド２０などが伝達手段を構成して左または右方向へのステアリング力を発生させる。すなわち、車両が側壁と接触する事態となったときに、機械的に衝突を軽減する向きに前輪２Ｌ、２Ｒを機械的に自動操舵して車両の損傷を抑制、或いは防止する。
【００２６】
続いて、第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２について説明する。タイロッド２０の左右それぞれには前輪２Ｌ、２Ｒを支持するアーム２１Ｌ、２１Ｒが接続されている。これらアーム２１Ｌ、２１Ｒはキングピン２２Ｌ、２２Ｒを中心に回動する。この構成は従来の一般的な車両の操舵構造と同様である。しかし、アーム２１Ｌ、２１Ｒの前端側に新規な構造が付加されている点が異なっている。この部分が第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２となる。
【００２７】
アーム２１Ｌ、２１Ｒの前端側は前方へ引出され、更にその先端部分は外側に向けて左右へ突出している。この両端部にガード輪輪２３Ｌ、２３Ｒが配備してある。これらガード輪２３Ｌ、２３Ｒについても、前側第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１のガード輪１１Ｌ、１１Ｒと同様に拡幅変更装置２４Ｒ、２４Ｌを設けておくのが好ましい。第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２のガード輪２３Ｌ、２３Ｒが側壁に接触すると、アーム２１Ｌ、２１Ｒがキングピン２２Ｌ、２２Ｒを中心に回転するので接触を軽減して車両の損傷を抑制する方向へ前輪２Ｌ、２Ｒが機械的に自動操舵される。
【００２８】
以上の説明から理解されるように、第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１に属するガード輪１１Ｒ、１１Ｌが側壁に接触した場合、第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２に属するガード輪２３Ｒ、２３Ｌが側壁に接触した場合、いずれであっても接触を軽減して車両の損傷を抑制する方向へ前輪２Ｌ、２Ｒが機械的な構成で自動操舵される構造が実現されている。ただし、前側のガード輪１１Ｒ、１１Ｌ（第１フロントガード輪）の間隔と、後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌ（第２フロントガード輪）の間隔とが異なるように設定してある。すなわち、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌが車両１の左右方向での中心側に位置するようにスパン（設置間隔長さ）が短くしてある。このように前側ガード輪１１Ｒ、１１Ｌと後側ガード輪２３Ｒ、２３Ｌとの関係を設計すると、車両１が側壁に平行に近い角度で衝突するとき、すなわち接触角度が小さいときには後のガード輪２３Ｒ、２３Ｌが接触することとなり、接触角度が大きくなると前のガード輪１１Ｒ、１１Ｌが接触することとなる。この実施例のガード装置は衝突形態の相違に配慮して、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌと後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌの間隔を設計してある。この点についても後述することとする。
【００２９】
更に、車両１の後ろ（ＲＥ）側に設けた第３のガード輪構造について説明する。この構造は、後輪３Ｌ、３Ｒの周辺に配備したリアガード輪構造ＲＧである。また、更に操舵軸１８には急なハンドル操作、急操舵を防止する急操舵抑制機構（急操舵抑制手段）ＳＣＭが組付けられている。これらの構成についても後述する。
【００３０】
以上、図１を参照して、車両１に適用した車両ガード装置の構成及びこれに基づく動作の概略したが、更に図をして車両ガード装置が備える特徴的な各構成をより詳細に説明する。
【００３１】
図２、図３はガード輪１１Ｒ、１１Ｌ及びガード輪２３Ｒ、２３Ｌの左右方向での位置をそれぞれ変更可能とする前述した拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び拡幅変更装置２４Ｒ、２４Ｌの構成を示した図である。図２は各拡幅変更装置を駆動させるための油圧系の構成を示した図、図３（Ａ）〜（Ｃ）は図２で示している構成の一部を拡大して示している図である。
【００３２】
図２で、拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び２４Ｒ、２４Ｌは、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌ及び２３Ｒ、２３Ｌの左右方向での位置を変更する油圧シリンダ装置として形成してある。拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び２４Ｒ、２４Ｌへ供給する油圧は、車両１のトランスミッション３０からの油圧経路３１により供給されている。トランスミッション３０から油圧経路３１の接続部にはギアポンプ３２が配備してある。図３（Ｂ）は、ギアポンプ３２の構成例を示した図である。油圧経路３１の途中には分配器３３、リザーバタンク３４などが配備されている。図３（Ｃ）は、この分配器３３の構成例を示した図である。
【００３３】
図３（Ａ）はガード輪１１Ｌの位置を変更する拡幅変更装置４Ｌを拡大して示した図である。拡幅変更装置４Ｌは、内部にビーム部材１０を所定位置に維持するように付勢するコイルスプリングＳＰ及び油の流れを調整するチェックバルブＶなどを含んでいる。他の拡幅変更装置４Ｒ、及び２４Ｒ、２４Ｌも同じ構造である。
【００３４】
車両１に搭載した車両ガード装置は、上記のような拡幅変更機構を備えている。よって、車両１が高速走行してトランスミッション３０内の油圧が相対的に高くなると、拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び２４Ｒ、２４Ｌ内の油圧もこれに応じて上昇するので図３（Ａ）の上段で示すように突出する状態となる。その一方で、車両１が低・中速走行しているようなときはトランスミッション３０内の油圧が低くなるので、拡幅変更装置４Ｒ、４Ｌ及び２４Ｒ、２４Ｌ内の油圧も低くなる。よって、図３（Ａ）の下段で示すように没した状態となる。
【００３５】
図２、３で説明した車速感応型の出没手段となる拡幅変更装置を備えると、前述したように車両が市街道などのように相対的に法定速度の低い公道を走行しているときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌ、２３Ｒ、２３Ｌを収納に近い状態として歩行者などの保護を優先できる。その一方で、車両が高速道路を走行しているときにはガード輪１１Ｒ、１１Ｌ、２３Ｒ、２３Ｌを車両の側部より突出する状態とし、高速道路の側壁などに接触する状態となったときより早期に対処できる。しかも、前述した構成は、トランスミッション３０の油圧系を利用し、配管と機械的な構成でガード輪１１Ｒ、１１Ｌ、２３Ｒ、２３Ｌを自動的に拡幅変更する。よって、車両１が自動運転車両であって、電気系に故障が発生したときにも確実なフェールセーフを実行できる。
【００３６】
次に、フロントガード輪機構ＦＧが、前方側の第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１と後方側の第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２との２系統を備えており、前側のガード輪１１Ｒ、１１Ｌが後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌより車両１の左右方向における中心側に配設されている構成とされている点について説明する。
【００３７】
図４は、車両１が側壁ＳＷに衝突する（接触する）ときの様子を模式的に示した図であり、（Ａ）は直線路の側壁ＳＷへ接触角度α１が小さい状態で車両が衝突する場合、（Ｂ）は曲線路の側壁ＳＷに接触角度α２が大きい状態で車両が衝突する場合を衝突形態例として示している。
【００３８】
図４（Ａ）で示すように、車両１が接触角度α１（例えば角度０＜α１＜１０）で側壁ＳＷに衝突した場合、接触角度が小さいので側壁に貼り付くようになる場合が多い。このように車両が側壁ＳＷに貼り付く状態となる場合には、速度を減速させて停止させることができる。なお、図４（Ａ）は第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２は、より好ましい構造として、前輪２Ｌ、２Ｒの後ろ側にもガード輪２６Ｌ、２６Ｒを配備している構造例を示している。アーム２１Ｌ、２１Ｒの後端側が後方へ引出され、更にその先端部分が外側に向けて左右それぞれへ突出している。この両端部にガード輪２６Ｌ、２６Ｒが配備してある。よって、前輪２Ｌ、２Ｒを間にして、ガード輪２３Ｌと２６Ｌ、またガード輪２３Ｒと２６Ｒは前輪の側面に略平行に配備された形態となる。
【００３９】
この構造の場合には、第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが第１フロントガード輪となる。そして、第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２のガード輪２３Ｌ、２３Ｒがキングピンに対し車両前方側に設置された第２フロントガード輪、更にガード輪２６Ｌ、２６Ｒがキングピンに対し車両後方側に設置された第３フロントガード輪となる。図４（Ａ）で示すように側壁に貼り付く状態となったときには、第３フロントガード輪となるガード輪２６Ｌ、２６Ｒを更に備えることで、さらに側壁ＳＷに貼り付く状態となり易いので、より確実に減速させて車両を停止できる。よって、車両が側壁に衝突したことによる跳ね返りも確実に防止できる。
【００４０】
一方、図４（Ｂ）で示すように、車両１が接触角度α２（例えば角度１０＜α２）で側壁ＳＷに衝突する場合、接触角度が大きいので側壁へ向かって行くような衝突形態となる。このように接触角度が大きい場合には、第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが側壁ＳＷと接触することになる。
【００４１】
ここで先に説明したように、車両１に搭載した車両ガード装置はフロントガード輪機構ＦＧが前方側の第１のフロントガード輪機構ＦＧ−１及び後方側の第２のフロントガード輪機構ＦＧ−２との２系統を備え、前側のガード輪１１Ｒ、１１Ｌが後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌより車両１の中心側に設定してある。この設定によって、車両１が側壁ＳＷと衝突するときの接触角度に応じて適切な対処が実行されることになる。すなわち、前側のガード輪１１Ｒ、１１Ｌ及び後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌを同じスパン（車輪間隔）で配置した場合と比較して、衝突形態に応じて車両の衝突に適切に対処できる。
【００４２】
接触角度が大きい衝突の形態（図４（Ｂ））は、側壁に貼り付く衝突の形態（図４（Ａ））と比較して衝突した際の衝撃が大きい。よって、衝撃により車両が跳ね返され、隣の車線に押し出されてしまう場合がある。このような事態になると道路を走行する他の車両との２次衝突の危険が増大する。そこで、本実施例の車両ガード装置には、前側のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが側壁に衝突する場合（すなわち、接触角度が大きく、衝突の衝撃が大きい場合）、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌに作用した横変位力に基づいて大きなステアリング力を発生させ、タイヤの切れ角を大きくする機構を組み込んである。この機構によって衝突により発生する衝撃を速やか軽減できる。
【００４３】
前側のガード輪１１Ｌ、１１Ｒの衝突に基づいてステアリング力を発生させる系（第１伝達手段）は、後側のガード輪２３Ｒ、２３Ｌの衝突に基づいてステアリング力を発生させる系（第２伝達手段）と比較してより大きなステアリング力を発生させる。すなわち、この車両ガード装置ＧＤは衝突するガード輪が前か後ろによって、横変位力によって発生させるステアリング力に差を出す機構として形成してある。図５は、ステアリング力に差を発生せる機構例を円ＣＲ内に拡大して示してある。
【００４４】
連動リンク７に形成したラックギア７ＲＡ、このラックギア７ＲＡと噛み合うピニオンギア１８ＰＮ、このピニオンギア１８ＰＮと噛み合うタイロッド２０側のラックギア２０ＲＡで上記ステアリング力に差を発生せる機構が形成されている。より詳細には、ピニオンギア１８ＰＮは、大小２個のギアＰＮ１、ＰＮ２を操舵軸１８に同軸に固定した構造である。小さいギアＰＮ１に連動リンク７のラックギア７ＲＡが噛合し、大きいギアＰＮ２にタイロッド２０側のラックギア２０ＲＡが噛合している。よって、連動リンク７側の小さい動きＬ１を、タイロッド２０側の大きな動きＬ２に変換し、これに接続してあるタイヤの切れ角を大きくしている。これにより、前側の第１ガード輪１１Ｌ、１１Ｒの接触時には、大きなステアリング力を発生させてタイヤの向きを大きく変化させ、衝突した側壁から遠ざけることができるので衝撃を速やかに軽減できる。
【００４５】
図６は、後輪３Ｌ、３Ｒの周辺に配備したリアガード輪構造ＲＧの動作を説明するために示した図である。上記連動リンク７は車両１の後輪３Ｌ、３Ｒがある後方位置まで延在している。この後方位置に前述したリアガード輪機構ＲＧが配備されている。連動リンク７の後端は、前側の第１のビーム部材１０と同様に、左右方向ＲＬに配置した第２のビーム部材１５に接続リンク９を介して接続されている。第２のビーム部材１５の両端部にはガード輪１６Ｒ、１６Ｌが配備してある。接続リンク９は固定ピン９ａを中心に回動するように構成されている。例えば、ガード輪１１Ｌが側壁に接触して第１のビーム部材１０が右へ移動すると、接続リンク８は反時計方向へ回動する。この接続リンク８の動作に伴って、連動リンク７は前方へ移動する。これにより接続リンク９が反時計方向へ回動することになる（図６中での丸数字１〜５を参照）。
【００４６】
以上のようにリアガード輪機構ＲＧのガード輪１６Ｌは、リンクの機械的動作により、接触したガード輪１１Ｌとは逆方向の横変位力が作用して外側へと突出することになる。このようにリアガード輪機構ＲＧは前側のフロントガード輪機構ＦＧの構造に連動しており、前側のガード輪の接触があると後側のガード輪を出すように設計されている。リアガード輪機構ＲＧは前側の接触に基づいて、機械的に後側の接触に備えるものとなっている。よって、車両１の前方が側壁と衝突したときに、これに続いて後方側が更に衝突する可能性があっても車両の損傷を抑制できる。そして、前側のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが衝突したときに逆向き横変位力によりガード輪１６Ｒ、１６Ｌを突出させることで車両の跳ね返りを抑止することができる。
【００４７】
図７は、上述した前側のガード輪１１Ｌ、１１Ｒが衝突したときに大きなステアリング力を発生せる前述した機構が機能し、更に後方のリアガード輪機構ＲＧが機能したときの様子を示した図である。図７で示すように、車両１が側壁ＳＷに大きな接触角で衝突したときにはガード輪１１Ｌ、１１Ｒが側壁に衝突して、大きなステアリング力を発生させてタイヤの切れ角を大きくして衝撃を軽減する。そして、仮に車両がヨー方向へ回転して後方が側壁に衝突してしまう場合でもリアガード輪機構ＲＧが機能するので、遅れて発生する可能性がある後方側の衝突にも対処して車両損傷を抑制できる。
【００４８】
図８、図９は、車両１に搭載した車両ガード装置ＧＤに適用されている前述の補助ブレーキ装置５の構成の一例を示した図である。図８に示すように、補助ブレーキ装置５は車両１に配設されているキャリパ６を含むサービスブレーキシステム６０の油圧系の一部に接続されている。図９は、補助ブレーキ装置５をサービスブレーキシステム６０に接続する構成例をより詳細に示した図である。補助ブレーキ装置５は、ガード輪１１Ｒ、１１Ｌを繋ぐビーム部材１０の中央部にブレーキシリンダ室５２とリザーバタンク５１とを備えた構造である。シリンダ室は仕切壁５３を介して左右独立に５２Ｌ、５２Ｒが形成されている。各シリンダ室５２Ｌ、５２Ｒはブレーキマスタシリンダとブレーキアクチュエータとの間の配管に結合されている。左右配管も独立に設定してある。右側シリンダ室５２Ｒはフロント側のブレーキに結合され、左側シリンダ室５２Ｌはリア側のブレーキに結合されている。ガード輪１１Ｌ、１１Ｒのいずれかが側壁に接触した場合、シリンダ室５２Ｌ、５２Ｒのいずれか一方が押されて油圧が大となりサービスブレーキシステム６０を作動させる。
【００４９】
よって、車両１に積極的に補助的な制動力を発生させて減速、停止させることができる。図８、９に基づいて説明した車両の停止補助システムは衝突したときにガード輪が受ける横変位力（荷重）を機械的な構造と油圧系で実現するものであって電気的な構成を含んでいない。これにより、衝突によって車両１の電装系が故障したような場合であっても確実なフェールセーフを実現できる。
【００５０】
更に、前述したように図１で示した車両１の操舵軸１８には急操舵抑制機構ＳＣＭが配設されている。図１０は、車両ガード装置ＧＤに適用されている急操舵抑制機構（急操舵抑制手段）ＳＣＭの構成例を示した図である。急操舵抑制機構ＳＣＭは操舵軸１８に発生する回転力を受けるビスカスカップリング７０と、このビスカスカップリング７０の回転をサービスブレーキシステムＢＫＳ（車両制動装置）を作動させる油圧に変換するギアポンプ７１（第２の停止補助手段）とを含んで形成してある。
【００５１】
操舵軸１８にはウォームギア７２が噛合しており、このウォームギア７２と同軸に前記ビスカスカップリング７０が接続されている。また、車両１が自動運転車両である場合には操舵軸１８を駆動するためのモータ７３が配備されている。前述したように操舵軸１８にはピニオンギア１８ＰＮが固定されており、ガード輪１１Ｌ、１１Ｒや２３Ｌ、２３Ｒが側壁に衝突したときにステアリング力で回転する。このようなときは、例えば車両が側壁に衝突して跳ね返るときであり、操舵軸１８が急転舵する。また、自動運転車両でモータ７３に故障が発生して暴走したときにも操舵軸１８が急転舵される場合がある。更に、車両１がマニュアル運転されているときに運転者（ドライバ）が急ハンドルを切ったときも急転舵されることになる。
【００５２】
上記で説明したように急転舵には複数の原因があるが、安全確保の観点から急転舵を確認してときには車両に好ましくない事態が発生したといえる。これについて、急操舵抑制機構ＳＣＭは操舵軸１８にビスカスカップリング７０が接続してある。ビスカスカップリング７０は高粘度のシリコンオイルを利用して回転力（トルク）を伝達する液体継ぎ手型の装置で、所定以上の回転力を受けたときに接続されているギアポンプ７１を回転させてサービスブレーキシステム（ＢＫＳ）を作動させる。図１１（Ａ）は急操舵抑制機構ＳＣＭの通常時、（Ｂ）は急操舵抑制機構ＳＣＭの急転舵時を模式的に示した図である。モータ７３が暴走した場合、操舵軸１８が急転舵された場合にギアポンプ７１から油圧が供給されてサービスブレーキシステム（ＢＫＳ）が起動される。これにより車両１を積極的に補助的な制動力を発生させて減速、停止させることができる。操舵装置に急激な回転力が作用したときに、これを抑制しつつ積極的に車両の速度を減速、さらに停止へと誘導して、フェールセーフを実行できる。この場合も機械、油圧系で車両を減速、停止させるので確実な保護が可能である。
【００５３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例に係る車両ガード装置を適用した車両の構成を模式的に示した平面図である。
【図２】拡幅変更装置を駆動させるための油圧系の構成を示した図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は図２で示している構成の一部を拡大して示している図である。
【図４】車両が側壁に衝突するときの様子を模式的に示した図であり、（Ａ）は直線路の側壁へ接触角度が小さい状態で車両が衝突する場合（Ｂ）は曲線路の側壁に接触角度が大きい状態で車両が衝突する場合、の衝突形態例を示した図である。
【図５】ステアリング力に差を発生せる機構例を円ＣＲ内に拡大して示した図である。
【図６】後輪の周辺に配備したリアガード輪構造の動作を説明するために示した図である。
【図７】前側のガード輪が衝突したときに大きなステアリング力を発生せる機構が機能し、更に後方のリアガード輪機構が機能したときの様子を示した図である。
【図８】車両に搭載した車両ガード装置に適用されている補助ブレーキ装置の構成の一例を示した図である。
【図９】補助ブレーキ装置をサービスブレーキシステムに接続する構成例をより詳細に示した図である。
【図１０】車両ガード装置に適用されている急操舵抑制機構の構成例を示した図である。
【図１１】（Ａ）は急操舵抑制機構の通常時、（Ｂ）は急操舵抑制機構の急転舵時を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 車両
２Ｌ，２Ｒ 前輪
３Ｌ，３Ｒ 後輪
４Ｌ，４Ｒ 拡幅変更装置
５ 補助ブレーキ装置
７ 連動リンク
７ＲＡ ラックギア
８ 接続リンク
１０ 第１のビーム部材
１１Ｌ，１１Ｒ 第１フロントガード輪
１６Ｌ，１６Ｒ リアガード輪
１８ 操舵軸
１８ＰＮ ピニオンギア
２０ タイロッド
２２Ｌ、２２Ｒ キングピン
２３Ｌ，２３Ｒ 第２フロントガード輪
２６Ｌ，２６Ｒ 第３フロントガード輪
７０ ビスカスカップリング
ＦＧ フロントガード輪機構
ＦＧ−１ 第１のフロントガード輪機構
ＦＧ−２ 第２のフロントガード輪機構
ＲＧ リアガード輪機構
ＧＤ 車両ガード装置
ＳＣＭ 急操舵抑制機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪より前方に配備される第１フロントガード輪と、
前記第１フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第１伝達手段と、
前記第１フロントガード輪より車両前後方向における後方側で、前輪より前方側に配備される第２フロントガード輪と、
前記第２フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第２伝達手段とを備える車両ガード装置であって、
前記第１フロントガード輪が、前記第２フロントガード輪よりも車両左右方向における中心側に設置してある、ことを特徴とする車両ガード装置。
【請求項２】
前記第１伝達手段が伝達するステアリング力が、前記第２伝達手段が伝達するステアリング力よりも大きく設定してある、ことを特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項３】
前記第２フロントガード輪に対して、キングピンを間にして、車両後方側に配備される第３フロントガード輪を更に備え、
前記第３フロントガード輪の横変位力もステアリング力として前記第２伝達手段に伝達されると共に、前記第２フロントガード輪と前記第３フロントガード輪とは前輪の側面と略平行に設置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項４】
後輪の近傍に配備したリアガード輪を更に備え、
前記第１フロントガード輪の横変位力または前記第２フロントガード輪の横変位力を、逆向き横変位力として前記リアガード輪に伝達する第３伝達手段を更に備えること、を特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項５】
前記第１フロントガード輪の横変位力を車両制動装置を作動させる油圧に変換する第１の停止補助手段を更に備える、を特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項６】
急激な操舵を抑制する急操舵抑制手段を更に備え、
前記急操舵抑制手段は操舵軸に発生する回転力を受けるビスカスカップリングと、前記ビスカスカップリングの回転を車両制動装置を作動させる油圧に変換する第２の停止補助手段とを含む、を特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項７】
前記フロントガード輪を車両速度に基づいて出没させる車速感応出没手段を更に備えていること、を特徴とする請求項１から６のいずれに記載の車両ガード装置。
【請求項１】
前輪より前方に配備される第１フロントガード輪と、
前記第１フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第１伝達手段と、
前記第１フロントガード輪より車両前後方向における後方側で、前輪より前方側に配備される第２フロントガード輪と、
前記第２フロントガード輪の横変位力をステアリング力として伝達する第２伝達手段とを備える車両ガード装置であって、
前記第１フロントガード輪が、前記第２フロントガード輪よりも車両左右方向における中心側に設置してある、ことを特徴とする車両ガード装置。
【請求項２】
前記第１伝達手段が伝達するステアリング力が、前記第２伝達手段が伝達するステアリング力よりも大きく設定してある、ことを特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項３】
前記第２フロントガード輪に対して、キングピンを間にして、車両後方側に配備される第３フロントガード輪を更に備え、
前記第３フロントガード輪の横変位力もステアリング力として前記第２伝達手段に伝達されると共に、前記第２フロントガード輪と前記第３フロントガード輪とは前輪の側面と略平行に設置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項４】
後輪の近傍に配備したリアガード輪を更に備え、
前記第１フロントガード輪の横変位力または前記第２フロントガード輪の横変位力を、逆向き横変位力として前記リアガード輪に伝達する第３伝達手段を更に備えること、を特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項５】
前記第１フロントガード輪の横変位力を車両制動装置を作動させる油圧に変換する第１の停止補助手段を更に備える、を特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項６】
急激な操舵を抑制する急操舵抑制手段を更に備え、
前記急操舵抑制手段は操舵軸に発生する回転力を受けるビスカスカップリングと、前記ビスカスカップリングの回転を車両制動装置を作動させる油圧に変換する第２の停止補助手段とを含む、を特徴とする請求項１に記載の車両ガード装置。
【請求項７】
前記フロントガード輪を車両速度に基づいて出没させる車速感応出没手段を更に備えていること、を特徴とする請求項１から６のいずれに記載の車両ガード装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２７９７９９（Ｐ２００８−２７９７９９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２３４１６（Ｐ２００７−１２３４１６）
【出願日】平成１９年５月８日（２００７．５．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月８日（２００７．５．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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